【導讀】1．本節(jié)重要概念：結(jié)構(gòu)、構(gòu)件、實體結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)、殼體結(jié)構(gòu)。2頁中的幾幅圖生動、形象地說明結(jié)構(gòu)廣泛存在于自然界中。的腳蹼（鴨子）、潛水艇的流線型設計（魚類）等。本欄目的設置目的是讓學生內(nèi)化“自然。問題不僅需要正確的方法，更要有持久的恒心和毅力。知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀的統(tǒng)一。1907年的魁北克大橋坍塌，被列為20世紀十大技術(shù)失誤之一。這里用反面例子來說明合理結(jié)構(gòu)的重要性，給人以心靈的震撼，引起人們對結(jié)構(gòu)的重視。技術(shù)領(lǐng)域：汽車的結(jié)構(gòu)、自行車的結(jié)構(gòu),2020年北京奧運會主體育場“鳥巢”的結(jié)構(gòu)??結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受力以及基本受力形式。建造拱橋時，需要考慮拱橋的跨度和彎曲程度，本試驗是對殼體結(jié)構(gòu)能承受較大壓力的有力證明。龜?shù)耐鈿儆跉んw結(jié)構(gòu)，它能承受較大的壓力，保護身體不受損害。節(jié)，抓住主要因素，分析其基本的受力情況。當汽車前端發(fā)生強烈的碰撞時，安全氣囊。在支撐面內(nèi)，所以結(jié)構(gòu)是穩(wěn)定的。

　　

【正文】 成影響，這是增加再多資金也無法挽回的。工程指揮部最后決定增加資金繞路，孝襄公路已于 2020 年 9 月 30 日正式全線開通。 ，讓學生理解在解決問題時是如何實現(xiàn)系統(tǒng)優(yōu)化的。 系統(tǒng)優(yōu)化是在系統(tǒng)的約束條件規(guī)定的范圍內(nèi)，從多種可行方案或技術(shù)手段 中得出最優(yōu)解或滿意解，使系統(tǒng)達到最優(yōu)的目標。 11．教材第 81 頁“案例分析 1” 例如，在蔬菜、西瓜的種植中，要使蔬菜防病和提高產(chǎn)量，使西瓜具有抵御低溫的能力，就應采用嫁接技術(shù)，該技術(shù)是一項增產(chǎn)增收的栽培技術(shù)，嫁接的西瓜比自根西瓜增產(chǎn) 1 倍以上。 又如，建筑材料的改進也是一項優(yōu)化技術(shù)，以往建筑物的墻體多采用實心磚，現(xiàn)在采用了空心磚，在保證強度、隔熱隔音效果的同時，節(jié)省了材料。 本部分內(nèi)容重點在于讓學生能結(jié)合實例分析影響系統(tǒng)優(yōu)化的因素。例如，上述案例“農(nóng)作物種植系統(tǒng)的優(yōu)化 — 農(nóng)業(yè)間作 套種”，優(yōu)化的目標是增產(chǎn)增收和提高土地利用率，影響系統(tǒng)優(yōu)化的因素就是套種的技術(shù)水平、套種的田間管理、病蟲害防治等。 但是，對于比較復雜的系統(tǒng)，人們對其特征了解不夠，所以需要運用一定的數(shù)學手段描述它，進而找到合適的解決方案。 81 頁“案例分析 2” 這一案例的數(shù)學模型屬于線性規(guī)劃模型。線性規(guī)劃就是求一組非負的數(shù)值，滿足一組線性等式或不等式的約束條件，使一個線性目標函數(shù)達到最優(yōu)（最大或最?。?。一般線性規(guī)劃 模型的形式為： 式中 max 表示求極大值 min 表示求極小值 s. ,Z 是目標函數(shù)， x ：是決策變量。 該案例蘊含的知識很豐富，教師應該組織學生進行討論，從而歸納出利用最優(yōu)化方法解決問題的一般步驟，對案例中的數(shù)學方程的解答可以不做要求。 利用最優(yōu)化方法解決問題的一般步驟： ①提出需要進行最優(yōu)化的問題，收集有關(guān)資料和數(shù)據(jù)； ②建立求解最優(yōu)化問題的有關(guān)數(shù)學模型，確定變量，列出有關(guān)約束條件，分析模型； ③選擇合適的最優(yōu)化方法； ④求解方程； ⑤最優(yōu)解的驗證和實施。 數(shù)學描述的手段是系統(tǒng)分析常用 的一種方法，對于比較復雜的系統(tǒng)，人們對其特征了解不夠，所以需要運用一定的數(shù)學方法描述，進而找到合適的解決方案。系統(tǒng)建模的目的是要將系統(tǒng)的原型抽象為數(shù)學模型，并運用已有的數(shù)學方法分析求解得出數(shù)學結(jié)論，再運用這一結(jié)論來解決實際系統(tǒng)中的問題（如“田忌賽馬”問題）。根據(jù)課程標準，對數(shù)學建模以及求解方法不作過高要求。 82 頁“閱讀” 該模型用于拓展教師的視野和認識，并不對學生作任何要求。 在以往課 程的學習中，我們就曾接觸到數(shù)學模型的問題，如自由落體運動的公式 h＝ gt2 ， 就是一個 反映物體運動的路程隨時間變化的數(shù)學模型。 83 頁“案例分析” 這里的 答案是不唯一的，對于行 得通的方案都應視為是正 確的。例如： 21 84 頁“思考” （ 1)流水施工方式特點：①工期較短；②需要水電、木工和油漆各一個裝修隊工作；③人力、施工設備、材料的投入比平行施工少。 （ 2)流水施工組織方式，裝修工期和資源利用最為合理。 （ 3） 本案例中，影響優(yōu)化的因素有施工時間、裝修隊和設備的數(shù)量等。 84 頁“閱讀 ” 霍 爾的三維結(jié)構(gòu)體系形象地描述了系統(tǒng)工程研究的框架。當然對其中任一階段和每一個步驟，還可進一步展開，形成分層次的樹狀體系。 下圖是霍爾三維結(jié)構(gòu)的示意圖。 霍爾三維結(jié)構(gòu)示意圖 85 頁“練習” 第 1 題提示： 方案 1：在就餐時間增加食堂的窗口和工作人員； 方案 2：不同年級學生的下課時間錯開 20 min。 方案 3：加強工作人員的培訓，提高工作效率； 方案 4：新 建一個學生食堂。 系統(tǒng)分析過程： (1)明確問題，設立目標。 系統(tǒng)存在的問題的是食堂小、學生多，出現(xiàn)了中午就餐時間學生們排長隊等待就餐的現(xiàn)象。因此，系統(tǒng)改進的目標是減少學生就餐排隊的時間。 （ 2)尋找各種解決方案。 （ 3）比較、權(quán)衡方案。 經(jīng)過分析比較發(fā)現(xiàn)，方案 1 由于場地面積有限，食堂的窗口和工作人員不能過多增加；方案 2 將不同年級學生的下課時間錯開 20 min,在年級比較少的學校較易實行，但如果在年級比較多的學校，如完全中學，有 6 個年級，則整個時間差約有 1 個小 時，會對食堂管理和學校管理帶來很大的影響；方案 3 中工作人員的工作效率不能無限地提高，對現(xiàn)狀幫助不大；而方案 4 雖然需要經(jīng)費和場地，但如果從整體目標和長遠考慮，這個方案是最可行的。 (4)檢驗核實，做出決策。 經(jīng)過多方案權(quán)衡，方案 4 是最可行的。 第 2 題 A 地區(qū)的失誤在于，沒有考慮到毀林開荒和圍湖造田對生態(tài)系統(tǒng)和生態(tài)環(huán)境的影響，沒有考慮子系統(tǒng)各要素組合成新的系統(tǒng)整體后所產(chǎn)生的不良功能。 B 地區(qū)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟走上了良勝發(fā)展的道路，從系統(tǒng)觀點看，就是因為他們從系統(tǒng)整體出發(fā)，從全局和長遠利益出發(fā) ，注意了建設經(jīng)濟林與發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、保護生態(tài)環(huán)境和繁榮城鄉(xiāng)，注意了各要素組合成新的系統(tǒng)以后所產(chǎn)生的新的整體功能。 第 3 題以專業(yè)化產(chǎn)生優(yōu)化為例，專業(yè)化表現(xiàn)為開始走向分工。一個小雜貨鋪，由于老板經(jīng)營有方而發(fā)展成為一個大商場，在增加雇員的同時，必然伴隨著工作的分工，并且商場的規(guī)模越大，分工越細。最初進貨、賣貨、結(jié)算、打掃清理等都由雜貨鋪老板一人完成，現(xiàn)在都由各部門分工去做，各個分工的部門就是專業(yè)化的部分。 以新的投 入 產(chǎn)生優(yōu)化為例，投 入 的表現(xiàn)方式有很多，經(jīng)濟生活中的投 入 是我們熟悉的，開飯店，修公路，建 水壩，成立一個機構(gòu)，使用工具、雇工，都是投 入 的表現(xiàn)，而投人的目的一定是使整個系統(tǒng)產(chǎn)生更大效益。 協(xié)作產(chǎn)生優(yōu)化、創(chuàng)新產(chǎn)生優(yōu)化可由學生自行分析。 第三節(jié) 系統(tǒng)的設計 ：系統(tǒng)設計。 ，應抓住系統(tǒng)的整體功能、系統(tǒng)各部分之間的聯(lián)系、系統(tǒng)的整體優(yōu)化這三個重點。 86 頁“馬上行動” 這里重點突出“系統(tǒng)的整體優(yōu)化”。 為山里的村莊策劃一個筑路工程設計方案： 第一，要實現(xiàn)的總體目標是安全、經(jīng)濟、快速地完成筑路 工程。 第二，要選擇好筑路技術(shù)設計方案，如做好有關(guān)環(huán)境的地質(zhì)勘探，遇到山坡時是穿隧道還是選擇繞行等。 第三，要考慮施工的工期、人員的調(diào)配、材料的分期采購和儲存。 第四，要考慮如何降低材料的成本和消耗，在不增 加入 工的前提下提高工程進度等。 87 頁“案例分析” 這是一個環(huán)保小手電筒的設計實例。設計的獨特之處在于，從系統(tǒng)的思想出發(fā)，首先分析手電筒的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上進行多種方案設計，并選擇其中的環(huán)保設計方案進行制作。該案例詳細地分析了“自發(fā)電手電筒”設計、實驗過 程，有興趣的學生也可以動手制作自發(fā)電手電筒。但是在方案的設計過程中教師應該提供必要的指導，及時幫助學生解決所遇到的問題，同時注意啟發(fā)學生的創(chuàng)造性思維，運用多方案解決問題。在學生進行技術(shù)實驗和方案設計的過程中，應該提醒學生加強安全意識，注意自我保護。 學生對手電筒的系統(tǒng)構(gòu)成比較熟悉，尤其是對其中的照明供電電路，學生有一定的生活經(jīng)驗和感性認識，而且這部分內(nèi)容相對來說比較簡單，這樣的安排既降低了學習難度，又便于從案例分析中總結(jié)系統(tǒng)設計的方法和原則。在進行案例分析時，可以讓學生參照案例進行設計制作，特別是自 發(fā)電手電筒的制作，有條件的學校應該鼓勵學生付諸實施。同時也要啟發(fā)學生“自發(fā)電”有多種方式，鼓勵學生進行探究。本案例的重點是通過這樣一個簡單系統(tǒng)的設計與實踐，體驗和總結(jié)其中運用的系統(tǒng)的思想和方法，以及系統(tǒng)設計的一般步驟和過程。 可組織學生討論和交流教材上的案例分析中的“思考”。 ，教師應提供指導，及時幫助學生解決遇到的困難，同時要注意啟發(fā)學生的創(chuàng)新思維，運用多方案解決問題。 在技術(shù)試驗和方案制作過程中，應加強學生的安全意識。 89 頁“案例分析” 這個案例與“手電筒照明供電部分的設計”有相似之處，就是考慮到學生的知識基礎(chǔ)、生活經(jīng)驗和感性認識，只是本案例比前面的案例復雜得多。應該說與前面的案例有一個遞進的關(guān)系。 在進行案例分析時，要說明隨著現(xiàn)代家庭各類家用電器的逐漸增多，特別是空調(diào)、電熱水器、電磁爐、微波爐等一些大功率用電器的使用，住宅電氣設計由原來的純照明電路向多功能、多負載電路的方向發(fā)展。為了避免室內(nèi)電器使用過程中的電氣線路過載等狀況的發(fā)生，運用系統(tǒng)的思想和方法，對其進行整體的電氣線路設計是非常必要的。例如，不只一臺空調(diào)的家庭居室，最好是要做 到一臺空調(diào)敷設一條電源專線，并且有良好的接地保護線路。電器設備的選擇要盡可能做到安全可靠和經(jīng)濟合理，電器設備的容量等級寧大勿小，但是也要避免過大而造成浪費。一般來說，在計算工作電流的基礎(chǔ)上大一級即可。在電氣技術(shù)規(guī)范上應選用符合國際電工委員會 IEC 標準和國內(nèi) GB、 JB有關(guān)行業(yè)標準，并具有產(chǎn)品質(zhì)量認可證書的電器產(chǎn)品。鑒于城鄉(xiāng)的差別、地域的不同，教學時教師可根據(jù)當?shù)睾捅拘嶋H條件和情況，適當調(diào)整“設計方案”和“方案實 施”的內(nèi)容，但一定要滿足設計要求。 90 頁，鑒于城鄉(xiāng)的差別、地域的不同，教學時 教師可根據(jù)當?shù)貙嶋H條件，適當?shù)卣{(diào)整“設計方案”和“方案實施”的內(nèi)容，但必須能夠滿足設計要求。 91 頁“練習” 第 1 題 （方案 1：在就餐時間增加食堂的窗口和工作人員；方案 2：不同年級學生的下課時間錯開20 min；方案 3：新建一個學生食堂） 第 2 題關(guān)鍵是運用系統(tǒng)的思想，設計分選設備中的各個部分，使它們之間構(gòu)成特定的關(guān) 系，才能實現(xiàn)分選并達到可調(diào)孔徑的目的。 第 3 題運用系統(tǒng)的思想解決，方案如下： ①增加管道和集水設備； ②實現(xiàn)定時排水澆 灑； ③當集水設備裝滿時，通過下水道排水。 92 頁“綜合實踐” 第 1 題以米蒜間套為例： ①選地、整地和施肥：地塊選擇地勢平坦、土質(zhì)肥沃、具有灌溉條件的土壤。秋翻地，早春整地。結(jié)合整地，每畝施人農(nóng)家肥 3500 kg。 ②種植形式：米蒜間套采取大壟寬行形式，即玉米兩小壟變一大壟，壟寬 90 cm， 2 行；在玉米大壟間留 45 cm 一條壟作平畦間套種 3 行大蒜。在玉米壟上采取密植，株距 30 cm，每畝保苗 3300 株；在玉米壟間平畦上按行距 20 cm 平播 3 行大蒜，株距 7～ 8 cm。 ③適時精心播種 :3 月下旬整地，起壟，開溝，溝中澆透水，每畝施 15 kg 磷酸二銨。墊一層細土，栽上大瓣紫皮大蒜，栽時蒜瓣豎直，根朝下按在細土中，然后蓋一層細土糞，摟平壓實。 5 月上旬，當大蒜長到 6 片葉時，播種玉米。玉米選用高產(chǎn)雜交種“丹玉 13 號”，刨埯穴播，穴距 30cm,每畝 3 300 穴。播種時，每畝施 10 kg 磷酸二銨，播后及時鎮(zhèn)壓保墑。大蒜長到 3 片葉時，開始摟地松土，以后生長出一片葉摟地松土一次，共摟 3 遍，以便提溫保墑，促進幼苗早生快長。大蒜 6 片葉時每畝追施尿素等氮肥，追肥后澆一次透水。 6 月中旬大蒜抽苔， 7 月上旬收獲大蒜。 第 2 題為了確保網(wǎng)絡的高效性與可靠性，應采用結(jié)構(gòu)化的布線系統(tǒng)。也就是說，在布線網(wǎng)絡中，所有的組件都是相互分離，同時又緊密地集成在一起并且形成互補。從優(yōu)化網(wǎng)絡性能的角度來考慮，結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)是必不可少的。 第 3 題首先應提出可能出現(xiàn)的方案，對各種方案進行評價、權(quán)衡、比較，再作出選擇。 第四單元 控制與設計 第一節(jié) 控制的手段與應用 ：控制、人工控制、自動控制。 、有對象、有手段的。 第 96 頁“馬上行動” 魚塘：有可能干涸，有可能溢出水來；其中的魚可能多而肥，也可能少而弱等。 成熟的西瓜：可能被人摘下吃掉，可能被榨成汁做成飲料，也可能爛在西瓜地里等。 流行性病毒：可能傳染人群使人發(fā)病，可能被人體的抵抗力所戰(zhàn)勝，可能通過預防和綜合治理而被控制等。 （回答上述問題很重要的一點是，不要受固有思想或者固有條件的約束，引導學生說出其他多種可能性。如果條件改變以后，如下雪、結(jié)冰后魚塘會出現(xiàn)什么情況？如果條件改變，流行性病毒有可能把人類毀滅嗎？） 96 頁“案例分析”、“思考” 本案例說明采用不同的控制手段得到的控制效果是不同的。有的能達到目的，有的不能。 大禹采用挖通河道、匯集洪水至江河中的辦法實現(xiàn)了泄洪的目的。生活中，人們通過控制電燈的辦法實現(xiàn)照明，通過修筑道路連接各地，方便人們的出行和相互聯(lián)系。 5．教材第 97 頁“小試驗” 教材只講了可以將圓周運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運動，